vector操作过程中出现的地址错误

2023-08-25 15:09:42

start writing:2023.8.25 14:15

事情的起因又是邪恶的 yqt ...

为什么每次跟他都会遇到奇怪的事情

注——这只是一个对在劳累却有趣的 OI 生涯中遇到的插曲的记录，不是专业人士，对内容的研究也只是浅尝辄止，学个经验看个乐子就好了。

结论

省流：如果你用一个指针指向 vector 中一个元素，然后再对 vector 进行一些操作，有可能导致指针指向错误地址，因为在对 vector 进行操作时，vector 中数据的地址可能会发生改变。

起因

yqt 让我用线段树打一个 sb 题，反正就是区间修改，单点查询，只不过值域范围变成了 $N\le {10}^7$ 而已，操作数还是可做的。我就说树状数组直接秒。他非要我写线段树，我说写个离散也没事啊，他又说别人都没有离散就过了（要求真多），然后我就打了一个动态开点线段树，一开始交因为数组不够大，RE 了很多点，然后调了一下也就过了。

经过

这个时候，我想到“是不是可以写一个动态数组维护呢？懒得算数组大小了。”，然后就魔改成了这样：

$ProblemCode$

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define mid (l+r>>1)
inline int read(){
    int x=0,f=1;char c=getchar();
    for(;!isdigit(c);c=getchar())if(c=='-')f=-1;
    for(;isdigit(c);c=getchar())x=(x<<3)+(x<<1)+(c^48);
    return x*f;
}
struct tree{
    int v,l=-1,r=-1;
};
int n,m,tot=-1,rt=-1;
vector<tree>tr;
inline void pushdown(int root){
    if(tr[root].l<=0)tr.push_back({0,-1,-1}),tr[root].l=++tot;
    if(tr[root].r<=0)tr.push_back({0,-1,-1}),tr[root].r=++tot;
    tr[tr[root].l].v+=tr[root].v;
    tr[tr[root].r].v+=tr[root].v;
    tr[root].v=0;
    return;
}
void update(int &root,int l,int r,int x,int y,int v){
    if(root<0)tr.push_back({0,-1,-1}),root=++tot;
    if(x<=l&&r<=y)return tr[root].v+=v,void();
    pushdown(root);
    if(mid>=x)update(tr[root].l,l,mid,x,y,v);
    if(mid<y)update(tr[root].r,mid+1,r,x,y,v);
}
int query(int &root,int l,int r,int x){
    if(root<0)tr.push_back({0,-1,-1}),root=++tot;
    if(l==r)return tr[root].v;
    pushdown(root);
    if(mid>=x)return query(tr[root].l,l,mid,x);
    else return query(tr[root].r,mid+1,r,x);
}
int main(){
    n=read(),m=read();
    while(m--){
        int opt=read(),l=read();
        if(opt&1){
            printf("%d\n",query(rt,1,n,l));
        }else{
            int r=read();
            update(rt,1,n,l,r,1);
        }
    }
}

乍眼一看确实一点毛病没有，仔细看也没有啥问题，因为我就是把数组换成 vector 了而已。然后就莫名其妙的样例都过不去到处 RE，我把 vector<tree>tr 改成 vector<tree>tr(100000) 才勉强能过样例，交上去还是 RE 一片。

为啥呢？

在这个相对复杂的代码里面调试了很久还是找不到什么问题，只是在调试的过程中经常会出现其他变量挺正常的，但是就 root 压根没有值的现象，长这个样：

然后我想，既然是vector 的问题，那是不是就不能边 push_back 边查询刚加入的值呢？做了个实验，发现可以非常正常的运行。既然这个代码太麻烦了，那就稍微简化一下吧？于是我写了以下代码(为了观赏，删去了一些无用代码)：

$TestCode$

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct tree{int v,l,r;};
inline tree New(){
	tree p;
	p.v=0,p.l=-1,p.r=-1;
	return p;
}
int tot=-1,rt=-1;
vector<tree>f;
void update(int &root){
	if(root<0)root=++tot,f.push_back(New());
	if(f.size()<=10)update(f[root].l);
}
int main(){
	tot=-1,rt=-1;
	update(rt);
	for(int i=0;i<=10;i++){
		printf("%d\n",f[i].l);
	}
}

果不其然，就简单到这种程度了还是会 RE。

加入了几个监视变量，我把所有调试按钮打开，一个一个的看过去，只看见这个 root 非常不听话，一开始挺正常的赋值，进入第二三层就变成了一些很奇怪的值 503,-17891602,514 等，到第三层结束去第四层，直接跟之前一样压根就不显示值了。

这个时候 yqt 的一点点用处就出来了，他说肯定是你这个 & 取地址有问题啊，我刚想反驳他，突然想到，是唉，如果地址指向错了，那也不差不多就是 RE 了吗？？

尾声

我立马搜索：

发现：

我的天哪，这人出现的问题居然跟我出奇的一致，那就相信他好了。

我这时又给监视加了一个 &f[0].l 看在修改过程中地址有没有改变，然后就出现了下面一幕：

然后就不出所料的 RE 了。

大概是 vector 为了新加内容，申请空间的时候，地址发生了一些不大但很关键的变化，反映到程序上就是直接访问到错误地址导致 Segmentation fault。仔细看不难发现我这里展示的 &f[0].l 是先变化了一点点，然后又变回去了，不管怎样，只要变了，出事就很正常了。

所以下次用 STL 还是不要这么想当然了吧~也给我提供了一个调试新思路。

end writing 2023.8.25 14:52